DE69802819T2

DE69802819T2 - Gitterbau für wirbelschichtkessel

Info

Publication number: DE69802819T2
Application number: DE69802819T
Authority: DE
Inventors: Pekka Lehtonen; Pekka Utunen
Original assignee: Foster Wheeler Energia Oy
Current assignee: Amec Foster Wheeler Energia Oy
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1998-09-14
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2018-09-15
Also published as: DK1012502T3; JP2001516864A; FI973668A; FI973668A0; US6263837B1; ATE210265T1; CA2300188A1; EP1012502A1; WO1999014530A1; AU9165198A; CA2300188C; ES2169548T3; FI110026B; EP1012502B1; DE69802819D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rostkonstruktion eines Wirbelschichtkessels, wie etwa einer Wirbelschichtfeuerung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 festgelegt ist. Solch eine Konstruktion ist aus US-A-4 854 854 bekannt.
Wirbelschichtkessel bestehen hauptsächlich aus einem, von vertikalen Wänden begrenzten Feuerraum, in dem eine Wirbelschicht aus Feststoffpartikeln aufrechterhalten wird; einem Windkasten im unteren Teil des Kessels unter dem Feuerraum; und einem zwischen Feuerraum und Windkasten eingebauten Rost zur Aufnahme der Wirbelschicht im Feuerraum. Am Rost sind typisch Mittel, wie etwa Düsen, zur Verteilung von Fluidisierungsluft und/oder einem anderen Gas aus dem Windkasten in den Feuerraum vorgesehen. Zusätzlich sind Mittel fürs Entfernen von grobem Feststoff, wie z. B. Bettmaterial, Asche oder dergleichen vom Rost konventionell mit dem Rost verbunden. Darüber hinaus ist ein Feststoffauslasskanal im unteren Teil des Kessels für den Abzug von vom Rost entferntem Feststoff aus dem Kessel vorgesehen.
Somit bezieht sich die vorliegende Erfindung im Besonderen auf die Mittel der Rostkonstruktion für den Abzug von grobem, während der Wirbelschichtverbrennung erzeugtem Material vom Kesselboden.
In einem Wirbelschichtkessel wird sich grobes Material auf dem Boden des Feuerraums, d. h. auf dem Rost ansammeln, wenn reichlich Nichtbrennbares wie etwa Steine oder Eisenschrott enthaltende Brennstoffe bei der Wirbelschichtverbrennung verwendet werden, oder wenn der Verbrennungsprozess selbst grobes Unverbranntes produziert, z. B. wenn die Asche agglomeriert. Das sich auf dem Rost ansammelnde Unverbrannte sollte entfernt werden, bevor es sich nachteilig auf den Betrieb der Wirbelschicht auswirkt, indem es z. B. eine zweckentsprechende Verteilung von Fluidisierungs-, und Verbrennungsluft in den Feuerraum verhindert. Zur Austragung des groben Materials werden wirksame Vorrichtungen benötigt.
So reichen zur effektiven Austragung von grobem Material ein im unteren Teil eines Feuerraums angeordneter Aschenaustragungskanal oder mehrere konventionelle Aschenaustragungsrohre oft nicht aus, weil die Fluidisierungsluft schwere oder ungünstig geformte Stücke horizontal über lange Entfernungen nicht zu bewegen vermag. Die Wanderung des Materials den Feuerraumboden entlang ist besonders behindert, wenn der Boden aufwärts hervorstehende Luftdüsen oder andere Unregelmäßigkeiten hat, an denen sich das grobe Material festsetzen könnte.
Ein Versuch, die Austragung von Material aus dem unteren Teil einer Wirbelschicht zu verbessern, besteht darin, gerichtete Fluidisierungslufidüsen zu benutzen, die das Material durch Blasen auf die Auslassöffnung oder den -kanal zu leiten, wie z. B. in der US-Patentveröffentlichung 5,395,596 dargestellt ist. Der Boden könnte abwärts zum Auslass hin abgestuft oder geneigt sein, wodurch die horizontale Wanderung des Materials durch die Schwerkraft begünstigt wird. Solche Lösungen sind zum Beispiel in der US-Patentveröffentlichung 4,372,228 präsentiert worden. Das Problem bei diesen Lösungen kann jedoch im Abrieb der Düsen und ihrer Nähe bestehen, der durch das sich bewegende Material und die mit hoher Geschwindigkeit eingeführte Trägerluft verursacht wird. Infolge der unterschiedlichen Bettdrücke an verschiedenen Düsen ist es auch schwierig, eine gleichmäßige Luftzufuhr über den ganzen Rostbereich sicherzustellen, zumindest wenn der Boden große Höhenunterschiede hat.
Bei einem anderen vorgeschlagenem Verfahren zur Austragung von Asche besteht der Feuerraumboden aus Trichtern, die Unverbranntes aus dem gesamten Feuerraumbereich in gemeinsame Schächte zur Austragung der Asche leiten. Hier besteht der Feuerraumrost aus getrennten Luftzuführungsrohren, die über den Aschentrichtern platziert sind. Solche Lösungen sind z. B. in der US- Patentveröffentlichung 4,757,771 und dem Europäischen Patent 289,974 dargestellt. Ein Problem bei diesen Lösungen besteht darin, die Betriebssicherheit der getrennten Luftzuführungsrohre sicherzustellen, die sich quer über den Kessel erstrecken. Durch die getrennten Luftzuführungsrohre entstehen auch Druckverluste, die zu Druckverlustdifferenzen zwischen den Düsen längs dem Luftzuführungsrohr führen. Ein Ausgleich der Druckverlustdifferenzen, die vom jeweiligen Einbauort abhängig sind, mittels der Druckverluste der Düsen, funktioniert lediglich bei einer bestimmten Zuführungsgeschwindigkeit von Fluidisierungsluft. Deshalb hat man Luftdüsen mit so großen Druckverlusten benutzt, dass der Effekt der Druckverluste der Luftzuführungsrohre vernachlässigbar bleibt. Doch sind dann die Gesamt- Druckverluste und die dadurch entstehenden Kosten hoch.
Ein noch zu erwähnender Makel bei Benutzung von Luftzuführungsrohren ist, dass nur solche Düsen als Luftzuführungsrohre benutzt werden können, wo ein Gegenstrom-Eintritt des Materials in die Düsen verhindert ist, weil sogar eine verhältnismäßig kleine Materialmenge in den Luftzuführungsrohren die Rohre zumindest teilweise verstopfen könnte und die Druckverluste darin weiter erhöhen könnte.
Wenn der Rost aus Aschentrichtern besteht, die gemeinsam im Wesentlichen den ganzen Boden des Feuerraums abdecken, liegt ein Problem auch darin, dass die Trichter im Betrieb eine große Menge Material enthalten. Weil der Materialinhalt der Trichter nicht fluidisiert wird, kann eine wesentliche Menge unverbrannten Brennstoffs oder eines anderen im Verbrennungsprozess nützlichen Materials damit entfernt werden. Die große Masse des Materials, das sich in den Trichtern ansammelt, setzt Anforderungen an die Festigkeit der Trichterkonstruktion.
Die US-Patentveröffentlichung 4,263,877 beschreibt u. a. eine Konstruktion, wo der Feuerraumboden aus mehreren Windkästen besteht, die einen geneigten Oberteil haben. Vertikale Luftdüsen ragen aus dem geneigten Boden des Feuerraums hervor, und ihre oberen Enden sind derart arrangiert, dass sie sich auf ein und das gleiche Niveau erstrecken. Man hat versucht, einen Teil der oben erwähnten Probleme dieses Konzepts zu lösen, doch kann noch immer das grobe Material, wie etwa Eisenschrott oder desgleichen, das mit dem Brennstoff in den Feuerraum eintritt und den geneigten Feuerraumboden entlang fließt, sich leicht an den langen Düsen festsetzen, die sich vom Boden aufwärts ragen, welchen Düsen das Material begegnen muss, wenn es auf das Aschenaustragungsrohr oder -rohre zufließt, die mit einem verhältnismäßig langen Abstand zueinander angeordnet sind.
Aus der obigen Beschreibung des Standes der Technik geht hervor, dass es Bedarf nach neuen Konstruktionen gibt, mit denen sich grobe Asche und anderes Unverbranntes wirksam und ohne Beeinträchtigung des Kesselbetriebs aus dem gesamten Bodenbereich des Feuerraums zur Aschenaustragung befördern lassen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Rostkonstruktion vorzusehen, bei der die oben erwähnten Nachteile minimiert worden sind.
Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rostkonstruktion mit verbesserter Grobaschen-Austragung vorzusehen, bei der die Konstruktion der Aschenaustragungsmittel beständig ist, deren Belastung minimiert ist, und bei der unnötige Austragung von nützlichem Material vom Rost minimiert worden ist.
Des Weiteren ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rostkonstruktion vorzusehen, bei der das Festsetzen des auszutragenden Materials an den Fluidisierungsluftdüsen minimiert worden ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rostkonstruktion vorzusehen, um übermäßige Druckverluste bei der Luftzufuhr und Luftzuführungsprobleme zu vermeiden, die durch Druckdifferenzen verursacht werden, und die eine zuverlässig funktionierende Luftzufuhr ergibt.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Rostkonstruktion vorzusehen, bei der die Faktoren, die die Beständigkeit der Luftzuführungsrohre und der Düsen dazwischen beeinträchtigen, minimiert worden sind.
Um die obenerwähnten Aufgaben zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Rostkonstruktion vor, wie sie im charakterisierenden Teil des beigefügten Anspruchs 1 definiert ist.
Der erfindungsgemäße Rost umfasst typisch mehrere wesentlich vertikale Taschen, die sich in den Feuerraum öffnen und vom Rost in den Windkasten hineinragen und über ihre Böden mit dem Auslasskanal für Feststoff verbunden sind zur Entfernung von grobem Bettmaterial vom Rost. Bei einer typischen Rostkonstruktion gemäß der Erfindung ist der Feuerraumrost des Wirbelschichtkessels, d. h. die Oberseite des Windkastens im unteren Teil des Feuerraums, derart gestaltet, dass der Rost einerseits in wesentlich horizontale Primärluft-Aufgabezonen, wo sich der größte Teil der Luftdüsen befindet, und zum anderen in Aschenaustragungszonen aufgeteilt wird, die teilweise vertikale und teilweise abwärts geneigte Flächen umfassen, an denen entlang das grobe abzuziehende Material in einen oder mehrere Aschenaustragungskanäle oder -schächte fließt.
Die Taschen unter dem Rost sind typisch aus zwei langen, sich parallel erstreckenden vertikalen Wänden, die voneinander etwas beabstandet sind, und zumindest einer, die langen Wände verbindenden Querwand gebildet, welche Querwand geneigt ist. Auf der Rostebene hat der horizontale Querschnitt der Taschen die Form eines Schlitzes, so dass die Länge pt auf der Rostebene typisch zumindest zweimal seine Breite It ist. Infolge der Neigung der Querwände nimmt die Länge der Taschen nach unten hin ab, so dass man ansehen kann, dass die geneigte auch den Boden der Tasche bildet.
Gemäß einer typischen Ausführungsform der Erfindung ist jede Tasche vorzugsweise derart konstruiert, dass die Längswände durch zwei geneigte, Querwände auf solche Weise verbunden sind, dass der vertikale Querschnitt der derart gebildeten Taschen sich in Richtung der Schlitze nach unten hin wie ein Trichter verjüngt. Der Neigungswinkel α der geneigten Querwand ist vorzugsweise zumindest 15º. Falls der Neigungswinkel größer als der natürlicher Böschungswinkel des Feststoffs ausgeführt werden kann, ist es leicht, den Feststoff von selbst in den unteren Teil der Tasche fließen zu lassen. In anderen Fällen kann die Abwärtsströmung durch Blasung auf als solche bekannte Weisen begünstigt werden.
Die Taschen sind vorzugsweise parallel und im Rost mit Abstand zueinander angeordnet, so dass die Taschen den Rost in Rostzonen oder -abschnitte unterteilen, die die Primärluft-Aufgabezonen des Rostes bilden und Fluidisierungsluftdüsen zur Einführung von Fluidisierungsluft in den Feuerraum aufweisen. Die Fluidisierungsluftdüsen sind mit einem Windkasten unter dem Rost verbunden. Beim Windkasten handelt es sich vorzugsweise um einen kompakten Kasten, der die gesamte Unterseite des Rostes einnimmt. Der Windkasten kann bei Bedarf in Teile unterteilt, und die Düsengruppen in verschiedenen Bereichen des Rostes mit den verschiedenen Teilen des Windkastens verbunden sein.
Die Taschen teilen den Rost vorteilhafterweise in Zonen oder Abschnitte, die eine Breite Ia haben, d. h. der zwischen den Taschen verbleibende Rostabschnitt ist zumindest gleich der Breite It der Taschen, also zumindest gleich dem Abstand zwischen den Längswänden der Taschen. Die Breite Ia der Taschen ist typisch gleich oder größer 10 cm. Typisch ist Ia 1-20 · It, vorzugsweise 2-10 · It.
Bei einer typischen Rostkonstruktion gemäß der Erfindung macht die Fläche der horizontalen Luftzuführungsbereiche mehr als die Hälfte der gesamten Bodenfläche des Feuerraums aus, doch bei verschiedenen Brennstoffen kann der optimale Anteil des Luftzuführungsbereiches von der Bodenfläche gar 50-95% variieren. Wenn die horizontale Beweglichkeit des Materials auf dem Rost gut ist, kann ein großer Teil, d. h. typisch 70-95%, der Bodenfläche als Luftzuführungsbereiche benutzt werden.
Dann nehmen die Taschenöffnungen jeweils 30-5% von der Bodenfläche des Rostes ein. Bei Verwendung von Brennstoff, der eine große Menge schlecht beweglichen Materials ergibt, ist der Anteil der Luftzuführungsbereiche typisch ungefähr 50-70% von der Bodenfläche.
Falls die Beweglichkeit des abzuziehenden Materials schlecht ist, müssen die Luftzuführungsbereiche solcherart konstruiert sein, dass es einen sehr kurzen Abstand von jedem Punkt des die Wirbelschicht aufnehmenden Bodens zur nächsten Taschenöffnung, also zum nächsten Aschenaustragungsbereich, gibt. Dies wird erreicht, indem der Feuerraumboden, der Rost also, in abwechselnde Luftzuführungs- und Aschenaustragungszonen unterteilt wird, bei welchem Rost die Luftzuführungszonen so schmal sind, dass man annehmen kann, dass das Material von dort mittels Fluidisierungsluft mit Sicherheit zu den Aschenaustragungsbereichen wandern wird. Tatsächlich könnten die Luftzuführungszonen so schmal sein, dass nur eine Längsreihe von Luftzuführungsdüsen in einer Zone montiert ist. Dies bedeutet, dass vom Rost, d. h. der Zone zu entfernende grobe Partikel auf ihrem Weg zur nächsten Aschenaustragungszone hin niemals an einer Luftdüse vorbei gehen müssen, wodurch das Festsetzen an der Düse höchst unwahrscheinlich ist.
Die Beweglichkeit des Materials in den Luftzuführungsbereichen kann stets bei Bedarf verbessert werden, indem auch die Oberseite der Luftzuführungsbereiche, d. h. Rostzonen, geringfügig zum nächsten Aschenaustragungsbereich oder -schlitz hin geneigt konstruiert wird und/oder indem gerichtete Luftzuführungsdüsen benutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die langen Wände der Taschen aus gekühltem Paneel gefertigt, das sich von einer ersten Wand des Windkastens im Wesentlichen zur gegenüber liegenden zweiten Wand erstreckt, welches Paneel typisch einer der der gekühlten Wände des Feuerraums ähnlichen Konstruktion ist. In diesem Fall kann die erste, das Paneel verbindende Querwand der Tasche so arrangiert werden, dass es sich im Wesentlichen vom oberen Teil der den Windkasten bildenden ersten Wand mit einer Abwärtsneigung zum mittleren Teil des Windkastens hin erstreckt, und die zweite, das Paneel verbindende Querwand kann solcherart arrangiert werden, dass sie sich vom oberen Teil der gegenüber liegenden zweiten, den Windkasten bildenden Wand mit einer Abwärtsneigung zum mittleren Teil des Windkastens hin, d. h. zur ersten Querwand hin solcherart erstreckt, dass die Querwände eine trichterartige Tasche zwischen den gekühlten Paneelen bilden.
Die oben erwähnte Ausführungsform der Erfindung ist besonders geeignet zum Einsatz in Kesseln, wo auch der Rost aus einer planaren, wesentlich horizontalen, aus Kühlrohren bestehenden Kühlfläche hergestellt ist, und wo zumindest ein Teil der Querwände der Taschen aus gekühlten Rohren gebildet sein kann, die von der Kühlfläche abwärts in den Windkasten gebogen sind.
Gewünschtenfalls kann es im Windkasten zwischen den ersten und zweiten gekühlten Paneelen zwei oder mehrere schmale, aufeinander folgende Taschen geben, wobei eine dritte Querwand, die sich vom Rost abwärts erstreckt, zusätzlich zur ersten und zweiten Querwand zwischen den Paneelen angeordnet ist und mit der ersten Querwand eine sich nach unten trichterförmig verjüngende Tasche bildet, und eine vierte Querwand, die zusammen mit der zweiten Querwand eine sich abwärts trichterförmig verjüngende Tasche bildet. Zwischen den gekühlten Paneelen können sogar mehrere Taschen gebildet werden, indem die Anzahl der Querwände erhöht wird. Es ist offenbar, dass Taschen nach dem gleichen Prinzip zwischen ungekühlten, z. B. feuerfest ausgekleideten Längswänden gebildet werden können.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die Taschen auf ihrer ersten Querseite abwärts geneigt und auf ihrer zweiten Querseite offen sein. Dabei öffnet sich die offene Seite der Taschen vorzugsweise in einen Sammel- oder Austrittskanal für Feststoff quer zu den Taschen des Windkastens, wobei das in die Taschen und die erste Seite der Tasche und den Boden entlang fließende Material aus der Tasche durch die zweite offene Seite in den Sammelkanal ausgetragen wird.
Der Erfindung zufolge ist es wesentlich, dass zumindest ein bedeutender Teil der Fluidisierungsluftdüsen sich unmittelbar auf der Oberseite des Windkastens in Rostzonen/-bereichen befindet, die die Oberseite des Windkastens bilden, in Form von wesentlich horizontalen oder longitudinalen Kämmen. Somit können durch die Erfindung verhältnismäßig niedrige Druckverluste erreicht werden, weil die Fluidisierungsluft den Düsen direkt aus dem Windkasten ohne irgendwelche getrennten Luftzuführungsrohre zugeführt werden kann. Bei Einführung von Luft aus einem Windkasten ist der Druckverlust gleichmäßig über den ganzen Rostbereich, so dass es nicht notwendig ist, die Düsen zum Ausgleich des Druckverlustes zu verstellen. Auch verursacht ein kleiner Rückfluss von Asche durch die Düsen zum Windkasten keinen Anstieg des Druckverlustes, wie ein Rückfluss in die Luftzuführungsrohre tun könnte durch teilweises Verstopfen der Rohre, die als solche schmal sind. Auf diese Weise werden die zu dem ungleichmäßigen Druckverlust führenden Ursachen durch die Lösung der Erfindung vermieden, und die Fluidisierungsluft kann auf einfache Weise gleichmäßig über den gesamten Rostbereich verteilt werden.
Ein anderer erwähnenswerter Vorteil der Erfindung im Vergleich zu Rostkonstruktionen, die aus Luftzuführungsrohren hergestellt sind, ist, dass weil es sich bei den mit Düsen bestückten Fluidisierungsluft-Aufgabebereichen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion um Teile handelt, die direkt und fest am oberen Teil des Windkastens befestigt sind, diese Bereiche robust sind, und es werden keine speziellen Stützkonstruktionen benötigt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, dass, obwohl die Aschenaustragung bei dieser Lösung wirksam über den gesamten Bodenbereich funktioniert, der Aschensammelraum, d. h. die schmalen Trichter, die den Aschentrichtern beim Stand der Technik entsprechen und in den Aschenaustragungsbereichen ausgebildet sind, nur einen kleinen Teil des unteren Teils des Feuerraums einnimmt. Dadurch ist die Menge des im Aschensammelbereich unter der Luftzuführungsebene zurück bleibenden nichtfluidisierten Materials klein und das Risiko eines vorzeitigen Abzugs von nützlichem, feinem, brennbarem Materials ist klein. Außerdem ist die Belastung, der der Feuerraumboden ausgesetzt ist, verhältnismäßig niedrig.
Nachstehend wird die Erfindung detaillierter mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt darin
Fig. 1 schematisch einen Vertikalquerschnitt des unteren Teils eines Feuerraums eines Wirbelschichtkessels, der eine erfindungsgemäße Rostkonstruktion hat;
Fig. 2 einen Horizontalquerschnitt entlang Linie A-A von Fig. 1;
Fig. 3 den unteren Teil des Feuerraums von Fig. 1 entlang Linie B-B;
Fig. 4 schematisch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rostkonstruktion als Fig. 2;
Fig. 5 die Rostkonstruktion von Fig. 4 im unteren Teil eines Feuerraums wie in Fig. 3 eingebaut;
Fig. 6 axonometrisch einen Teil der in Fig. 4 und 5 dargestellten Rostkonstruktion;
Fig. 7 wie in Fig. 3 und 5 einen Vertikalquerschnitt einer dritten erfindungsgemäßen Rostkonstruktion im unteren Teil eines Feuerraums eingebaut;
Fig. 8 eine Konstruktion wie in Fig. 3, wo die erfindungsgemäße Tasche als gekühlte Konstruktion konstruiert ist;
Fig. 9 einen Schnitt entlang Linie C-C von Fig. 8;
Fig. 10 eine axonometrische Veranschaulichung einer erfindungsgemäßen Wasserrohrkonstruktion in Draufsicht;
Fig. 11 die Wasserrohrkonstruktion von Fig. 10 in Frontansicht gemäß Fig. 3 und 8; und
Fig. 12 die Wasserrohrkonstruktion von Fig. 10 in Draufsicht.
Ein unterer Teil 10 eines Feuerraums eines Wirbelschichtkessels ist in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, wo der erfindungsgemäße Rost 12 zwischen dem unteren Teil des Feuerraums und dem Windkasten 14 angeordnet ist. Im Feuerraum wird eine Wirbelschicht aus Feststoffpartikeln aufrechterhalten. Der Rost 12 umfasst eine planförmige Rostplatte 16 mit Öffnungen 18, mit denen sich abwärts bis in den Windkasten 14 erstreckende Taschen 20 verbunden sind. Die Taschen 20 arbeiten als Sammelräume für grobes Aschenmaterial und anderes nichtbrennbares Material. Die Rostplatte ist mit Düsen 22 versehen, die Fluidisierungs- oder Verbrennungsluft aus dem Windkasten 14 oberhalb der Rostplatte 16 im Feuerraum verteilen.
Die mit dem Rost verbundenen Taschen 20 bestehen aus zwei parallelen, vertikalen Längswänden 24 und 26, die an ihren Oberkanten am Rost befestigt sind und an ihrem oberem Teil sich von der ersten Wand 28 des Windkastens 14 zu seiner zweiten, gegenüber liegenden Wand 30 erstrecken. Bei den schmalen Querseiten der Taschen handelt es sich um geneigte Querwände 32, 34, die am Rost befestigt sind und die langen Wände 24, 26 verbinden, welche geneigten Wände, die erste von der ersten Wand 28 und die zweite von der zweiten Wand 30, abwärts, zur Mitte des Windkastens hin geneigt sind.
Die Oberkanten der Taschenwände 24, 26, 32, 34 bilden im Oberteil des Rostes einen Schlitz 36, dessen horizontale Querschnitt longitudinal ist und der eine Einlassöffnung 18 zur Tasche bildet. Der Schnittansicht nach Fig. 1 zufolge haben die Taschen als Ganzes die Form eines schmalen Schlitzes, was ihre vertikalen Querschnitte parallel zu den Wänden 28 und 30 angeht, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Die Öffnungen zu den Taschen decken erfindungsgemäß typisch < 50% des Rostquerschnitts ab, und die Länge ihres horizontalen Querschnitts auf Rostebene ist zumindest zweimal die Breite des Querschnitts.
Wegen der geneigten Querwände 32, 34 nimmt jedoch die horizontale schlitzartige Querschnittsfläche der Tasche nach unten hin ab. Somit hat der vertikale Querschnitt der zu den Wänden 28, 30 senkrechten Tasche die Form eines Trichters, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist.
Die unteren Teile der Taschen 20 sind mit Auslasskanälen 38 für Feststoff verbunden. Die Auslasskanäle 38 wiederum können auf irgendeine konventionelle Weise mit einem gemeinsamen Auslassrohr verbunden sein, obwohl es in den Figuren nicht dargestellt ist.
Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, wie die Rostkonstruktion der vorliegenden Erfindung in getrennte Zonen oder Abschnitte 40&sub1;, 40&sub2;, 40&sub3;, 40&sub4;, 40&sub5; aufgeteilt ist. Die Düsen 22 in den getrennten Rostzonen stehen alle mit einem gemeinsamen Windkasten 14 in Verbindung. Die Fig. 1 und 3 zeigen deutlich, dass die Konstruktion des Windkastens unterhalb der Taschen ununterbrochen ist.
Die Breite Ia der mit Düsen bestückten Rostzonen 40&sub1;, 40&sub2;, 40&sub3;, 40&sub4;, 40&sub5; ist bei der Ausführungsform von Fig. 1-3 bemerkenswert größer als die Breite It der Tascheneinlässe, wobei die Breite Ia ungefähr 3-4-mal das Niveau It ist. Die in Fig. 1 dargestellten Rostzonen 40 sind auf ihrer Oberseite planförmig. Gewünschtenfalls können sie als konkave Kämme ausgeführt werden, falls die Strömung des groben Materials es erfordert.
Abgestützt durch die Feuerraum-, Rost- und Windkastenkonstruktionen ist die erfindungsgemäße Taschenkonstruktion, wie aus den Figuren hervorgeht, sehr steif. Die erfindungsgemäßen Taschen können jedoch, wie aus den Figuren zu ersehen ist, verhältnismäßig schmal sein, besonders im Vergleich zu den bekannten Aschenaustragungstrichtern, die die gesamte Querschnittsfläche des Feuerraums abdecken. Die Masse an auszutragendem Material, die die erfindungsgemäßen Taschen belastet, und somit auch der Abstützungsbedarf ist geringer als bei bekannten Rosten, die mit größeren Trichtern ausgestattet sind.
Die Fig. 4 und 5 stellen eine andere, alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rostkonstruktion dar. Soweit zutreffend, hat man die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1-3 benutzt. Einen Sammelkanal oder eine Sammelrinne 42 für das grobe Material, der/die gemeinsam für die Taschen ist und quer dazu verläuft, hat man zusätzlich zu den Quertaschen 20 mit der Rostkonstruktion von Fig. 4-5 verbunden. Der Sammelkanal 42 ist derart angeordnet, dass er sich quer über den Windkasten, von der dritten Wand 44 desselben zur gegenüber liegenden vierten Wand 46 erstreckt und den Windkasten in zwei Teile teilt. Gleichzeitig teilt der Sammelkanal 42 die Taschen 20 des Windkastens 14, die sich auf Rostebene von Wand 28 zur Wand 30 erstrecken, in zwei Abschnitte 20' und 20". Die Taschenabschnitte 20' und 20" sind im Wesentlichen spiegelbildlich zueinander, und ihr Vertikalquerschnitt hat die Form von rechtwinkligen Dreiecken, wie aus Fig. 5 hervorgeht, wobei eine Seite des Dreiecks parallel zum Rost ist, die zweite im Wesentlichen senkrecht zum Rost ist und die dritte Seite geneigt ist. Die Taschenabschnitte sind auf drei Seiten durch Wände begrenzt, durch die Längswände 24', 26' und eine geneigte, quer verlaufende Seitenwand 32'. Eine Seite 48 der Taschen ist offen, so dass Asche oder dergleichen, das vom Rost in die Tasche fließt, aus der Tasche frei in den Sammelkanal 42 fließen kann, wie in Fig. 5 durch die Pfeile angedeutet ist.
Die Rostkonstruktion von Fig. 4 und 5 kann selbstverständlich bei Bedarf abgewandelt werden, so dass anstelle eines langen Sammelkanals 42 mehrere Sammelkanäle benutzt werden, die parallel oder quer zueinander angeordnet sein können. Die Taschen selbst können auch so konstruiert sein, dass sie quer zueinander verlaufen.
Fig. 6 stellt einen Teil einer erfindungsgemäßen Rostkonstruktion dar, die im Wesentlichen der in Fig. 4-5 dargestellten Lösung ähnlich ist mit der Ausnahme, dass die Rostzonen 40 in Fig. 6 sehr schmal sind. In der Rostzone ist nur eine Reihe von Düsen 22 längs verlaufend dazu ausgebildet. In Fig. 6 sind die Breiten Ia der Rostzonen 40 im Wesentlichen in der Größenordnung der Taschenbreiten It. Die Düsen 22 der verschiedenen Rostzonen hat man jedoch auf derselben Seite des Sammelkanals auch im Fall von Fig. 6 mit ein und demselben Windkasten verbunden. Gewünschtenfalls kann ein großer Windkasten selbstverständlich in kleinere Einheiten aufgeteilt, oder die Teile des Windkastens auf beiden Seiten des Sammelkanals unter dem Sammelkanal zu einem gemeinsamen Luftraum vereint werden.
Den Fig. 3 und 5 ähnlich stellt Fig. 7 eine dritte Rostausführungsform gemäß der Erfindung dar, wo anstelle einer einzigen langen Tasche drei aufeinander folgende Taschen 20&sub1;, 20&sub2;, 20&sub3; in einem langen Windkasten 14 eingebaut sind. Dadurch können die Taschen seichter und/oder geneigter sein als wenn im Windkasten eine einzige, von Wand 28 zur Wand 30 erstreckende Tasche eingebaut werden würde. Eine ausreichende Anzahl solcher Sätze dreier oder mehrerer Taschen ist im Rost hintereinander in Tiefenrichtung, wie in Fig. 1, vorgesehen. Im Fall von Fig. 7 sind die Taschen hintereinander in der gleichen Vertikalebene angeordnet, d. h. mit dem gleichen Abstand zum Betrachter. Bei großen Rosten, wo mehrere Taschen auch in Tiefenrichtung des Rostes angeordnet sind, können die aufeinander folgenden Taschen von Fig. 7 überlappend auf verschiedenen Vertikalebenen, d. h. mit verschiedenen Abständen zum Betrachter angeordnet sein.
Die Fig. 8 und 9 stellen eine Rostkonstruktion gemäß Fig. 3 und 1 dar, wo die Tasche 20 aus Kühlrohren 50 besteht. Bei den langen Wänden 24, 26 der Tasche handelt es sich um Kühlpaneele 52, die aus Kühlrohren bestehen, die sich durch den Windkasten hindurch erstrecken. Die Querwände 32 und 34 sind entsprechend aus Kühlrohren 54 gefertigt, die vom oberen Teil des Rostes nach unten gebogen sind, welche Rohre z. B. über Flossen 56 mit den langen Wänden 24, 26 verbunden sind. Die Taschen haben die gleiche Form wie die Taschen in den Fig. 1-3. Das Kühlpaneel 52 ist jedoch vorzugsweise auf solche Weise angeordnet, dass es auf seiner gesamten Höhe von Wand 28 zur Wand 30 erstreckt, wobei das Paneel mit dem Kühlwasserkreislauf der Wände verbunden sein kann.
Die Zwischenabschnitte der Taschen des Windkastens können mit einem gemeinsamen Gasraum unterhalb der Kühlpaneele verbunden sein. Die unteren Abschnitte der Taschen sind mit Auslassrohren 38 verbunden, die im dargestellten Fall feuerfest ausgekleidet sind und aus heißfesten Material bestehen, gewünschtenfalls aber aus gekühlten Konstruktionen ausgeführt sein können.
Unter dem Rost, im Windkasten 14, kann es - wie aus Fig. 8 ersichtlich ist - einen Kanalbrenner 58 geben, mit dem der Feuerraum und das darin befindliche Bettmaterial beim Anlaufen erwärmt6 werden. Der Kanalbrenner beansprucht einen verhältnismäßig großen Raum, der vorzugsweise mit feuerfest ausgekleideten Wänden versehen ist, die hohen Temperaturen stand halten. Kanalbrenner können nicht in Einlassrohren von konventionellen Balkenrosten angeordnet werden, wo das Erwärmen des Feuerraums auf eine andere Weise arrangiert werden muss.
In den oben erwähnten Figuren beginnen die Taschen 20 unmittelbar von den Wänden des Feuerraums. Ein Randabschnitt der gleichen Breite oder sogar breiter als die Rostzonen kann am Umfang des Rostes, zwischen den Feuerraumwänden und den Taschen, belassen werden, von welchem Randabschnitt das grobe Bettmaterial in die nächste Tasche fließen kann.
Die den Wänden 24 und 26 der oben erwähnten Figuren entsprechenden langen Wände können auf Wunsch aus zwei getrennten (nicht dargestellten) Wasserrohrpaneelteilen bestehen, die in Hinsicht auf ihre Wasserrohrkonstruktion mit verschiedenen Wänden, wie etwa den einander gegenüber liegenden Wänden 28 und 30 verbunden sein können. Die Enden der in den Windkasten hineinragenden Wasserrohrpaneelteile können im Zusammenhang mit der Konstruktion des Feuerraums aneinander befestigt werden, um eine einzige durchgehende Wand im Windkasten zu bilden. Der Einbau von zwei getrennten Paneelen, die von verschiedenen Wänden in den Windkasten hineinragen, ist oft leichter als der Einbau einer langen Wand in den gleichen Raum.
Die Fig. 10-12 stellen eine Wasserrohrkonstruktion eines typischen Rostes und Windkastens gemäß der Erfindung dar. In diesem Fall besteht der Rost aus Wasserrohren 64, die von den zwei einander gegenüber liegenden Wänden 60, 62 des Feuerraums horizontal zur Mitte des Feuerraums hin gebogen sind. Benachbarte Wasserrohre sind über Flossen miteinander verbunden, um gasdichte Wände zu bilden, obwohl es in diesen Figuren nicht dargestellt ist. Die horizontalen Wasserrohre des Rostes erstrecken sich bis zum mittleren Teil des Feuerraums, wo sie derart gebogen sind, dass sie im Wesentlichen vertikal nach unten zum unteren Teil des Windkastens 14 hin verlaufen, wo die Wasserrohre derart gebogen sind, dass sie horizontal auf die Feuerraumwände zu verlaufen. Somit bilden die gebogenen Wasserrohre mit den nicht gebogenen Wasserrohren 66 des Feuerraums einen Raum für den Windkasten, der einen rechteckigen Vertikalquerschnitt hat.
Bei der Ausführungsform von Fig. 10-12 hat der Rost zwei trichterförmige Taschen 68 in Form von schmalen Schlitzen. Die geneigten Wände der Taschen bestehen aus einem Wasserrohr 70, das von der Feuerraumwand schräg nach unten, zum mittleren Teil des Feuerraums hin gebogen ist. Die Taschenwände quer zu den Feuerraumwänden 60, 62 bestehen aus einem Wasserrohr 72, das von den beiden Wänden 60, 62 in die Horizontale, zum mittleren Teil des Feuerraums hin gebogen ist, welches Wasserrohr im mittleren Teil des Feuerraums 180º nach unten gebogen ist und horizontal über einen Abstand zurück zu besagter Wand hin verläuft. Danach ist das Wasserrohr wieder 180º abwärts gebogen und verläuft horizontal zurück zum Zentrum des Feuerraums. Somit bestehen die trichterartigen Wände der Taschen aus Wasserrohren, die so angeordnet sind, dass sie von den beiden Feuerraumwänden zunächst zum mittleren Bereich des Feuerraums hin und dann abwärts über immer kürzere Abstände zwischen dem mittleren Teil des Feuerraums und der geneigten Seite der Tasche verlaufen. Die den Rost und die Taschen 64, 70 und 72 bildenden Wasserrohre fügen sich auf den Seiten des Windkastens zu Sammelrohren 74 zusammen.
Aus Fig. 10 geht es hervor, wie sich von zwei einander gegenüber liegenden Wänden erstreckende Wasserrohre derart verbunden sein können, dass sie einen Rost, der sich über den gesamten Querschnitt des Feuerraums erstreckt, oder eine Tasche bilden, die sich von einer Feuerraumwand zur anderen erstreckt.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen begrenzt, sondern lässt sich innerhalb des Umfangs anwenden, der durch die folgenden Ansprüche festgelegt wird. So können z. B. die Taschen einer anderen Form als Trichter sein. Die Querwände der Taschen können zum Beispiel entweder beide teilweise senkrecht oder die eine senkrecht und die andere geneigt sein. Sogar die Längswände können bei Bedarf etwas geneigt sein.
Eine Vielzahl Düsen kann bei der Rostkonstruktion gemäß der Erfindung zur Verteilung von Fluidisierungsluft benutzt werden, weil der Düsenrückfluss keine ernsthaften Probleme darstellt.

Claims

1. Rostkonstruktion für einen Wirbelschichtkessel, welcher Kessel umfasst,

- einen durch im Wesentlichen vertikale Wände gebildeten Feuerraum, wo eine Wirbelschicht aus festen Teilchen aufrechterhalten wird;

- einen Windkasten (14) unter dem Feuerraum im unteren Teil des Kessels; und

- einen Auslasskanal (38) zur Austragung des vom Rost entfernten festen Materials aus dem Kessel;

welche Rost-(12)Konstruktion zwischen dem Feuerraum und dem Windkasten angeordnet ist und eine Oberseite des Windkastens zur Aufnahme der Wirbelschicht im Feuerraum bildet, und versehen ist mit

- Mitteln (22) zur Verteilung von Fluidisierungsluft oder anderem entsprechendem Gas aus dem Windkasten in den Feuerraum, und

- Mitteln (20) zur Entfernung fluidisierten Bettmaterials, grober Asche oder dergleichen vom Rost;

und

dadurch gekennzeichnet, dass

die Mittel am Rost zur Entfernung von Bettmaterial daraus eine Vielzahl im Wesentlichen vertikaler Taschen (20) umfassen, die vom Rost in den Windkasten hineinragen und sich in den Feuerraum öffnen, wobei der horizontale Querschnitt der Taschen auf Rostebene als longitudinaler Schlitz ausgebildet ist und der vertikale Querschnitt parallel zur Längsrichtung der Schütze sich nach unten hin verjüngt.

2. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen im Rost parallel und mit Abstand zueinander sind, so dass die Taschen den Rost in Zonen oder Abschnitte, (40&sub1;, 40&sub2;, 40&sub3;, 40&sub4;, 40&sub5;) aufteilen.

3. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen den Rost in Längszonen oder -abschnitte (40&sub1;, 40&sub2;, 40&sub3;, 40&sub4;, 40&sub5;) aufteilen.

4. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen umfassen

- zwei im Wesentlichen parallele, vertikale, lange Wände (24, 26), die mit Abstand zueinander angeordnet sind, und

- zumindest eine geneigte Querwand (32, 34), die die langen Wände verbindet.

5. Rostkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei lange Wände (24, 26) über zwei geneigte Querwände (32, 34) miteinander verbunden sind, um eine Tasche zwischen den langen Wänden zu bilden, so dass der vertikale Querschnitt der Tasche parallel zum Schlitz sich wie ein Trichter nach unten verjüngt.

6. Rostkonstruktion nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Wände (24, 26) der Taschen aus einem gekühlten Paneel gebildet (52) sind, das sich im Wesentlichen von einer ersten Wand (28) zu einer gegenüber liegenden zweiten Wand (30) des Windkastens erstreckt, dass die erste Querwand (32) der Tasche im Wesentlichen sich vom oberen Teil der ersten Wand (28) des Windkasten schräg nach unten zum mittleren Teil des Windkastens hin erstreckt, und dass die zweite Querwand (34) der Tasche sich im Wesentlichen vom oberen Teil der zweiten Wand (30) des Windkastens schräg nach unten zum mittleren Teil des Windkastens hin erstreckt.

7. Rostkonstruktion nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es im Windkasten zwischen den ersten und zweiten gekühlten Paneelen (52, 52') zwei Taschen (20&sub1;, 20&sub2;) gibt, so dass es zwischen den Paneelen, zusätzlich zur ersten und zweiten Querwand eine dritte Querwand gibt, die sich vom Rost schräg nach unten erstreckt und mit der ersten Querwand eine trichterartig sich nach unten verjüngende Tasche bildet, und eine vierte Querwand, die zusammen mit den zweiten Querwand eine trichterartig sich nach unten verjüngende Tasche bildet.

8. Rostkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die langen Wände (24, 26) der Taschen hauptsächlich aus gekühlten Paneelen (52) gebildet sind, die sich von der ersten Wand (28) des Windkastens zur zweiten, gegenüber liegenden Wand (30) erstrecken und dass zumindest zwei Taschen (20&sub1;, 20&sub2;, 20&sub3;) zwischen einem ersten und einem zweiten gekühlten Paneel auf solche Weise gebildet werden, dass, um eine Tasche zu bilden, zwei Querwände zwischen den Paneelen angeordnet sind, welche Wände innerhalb eines Abstands zueinander, vom Rost schräg nach unten aufeinander zu verlaufen.

9. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Wände der Taschen und die Querwände aus Kühlrohren (50) bestehen.

10. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Taschen zwei vertikale, lange Wände und eine geneigte Querwand umfassen, die eine Seite der Taschen bilden, und dass

- die andere Seite der Taschen offen ist und sich in einen Auslasskanal für Feststoff quer zu den Taschen des Windkastens öffnet.

11. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen den oberen Teil des Windkastens in Längszonen (40) aufteilen, die an ihrem unteren Teil mit einem ungeteilten Teil des Windkastens in Verbindung stehen.

12. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen den oberen Teil des Windkastens in longitudinale, primäre Rostzonen im Wesentlichen der gleichen Länge wie die Taschen und mit einer Breite Ia, größer als die Breite It der Taschen, aufteilen, und dass die Breite Ia der Rostzonen ≥20 cm und die Taschenbreite It ≥ 10 cm ist.

13. Rostkonstruktion nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Ia (2-10) · It ist.

14. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rost eine planare, im Wesentlichen horizontale Kühlfläche aus Kühlrohren umfasst, und dass zumindest ein Teil der Taschen Kühlrohre (54) umfasst, die in den Windkasten abwärts von der Kühlfläche gebogen sind.

15. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschenöffnungen < 50% der Querschnittsfläche des Rostes abdecken, und dass die Länge der horizontalen Querschnittsfläche der Taschen auf Rostebene zumindest zweimal die Breite der Querschnittsfläche ist.

16. Rostkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen einen Boden haben, der zumindest teilweise geneigt ist, wobei der Neigungswinkel α zumindest 15 ist.

17. Rostkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Querschnitt der Taschen in der Ebene der langen Wände im Wesentlichen die Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, so dass eine Seite des Dreiecks parallel zum Rost und eine Seite im Wesentlichen senkrecht zum Rost ist.